3 Tvorba zvuku elektronickou cestou Přístroje a přístrojové aparatury, které se používají pro vytváření elektronických zvuků, jsou dvojího druhu analogové a digitální. V praxi se můžeme setkat také s kombinací analogových a digitálních bloků (modulů) v rámci jednoho funkčního celku. Předchozí vývoj v této oblasti směřoval od analogových k digitálním přístrojům a dnes jsme svědky směřování od mnohdy jednoúčelových hardwarových aparatur k softwarovým převážně variabilním počítačovým systémům. Velkou roli zde hraje relativně jednoduché (intuitivní) ovládání moderních programů i cenová dostupnost nutného přístrojového vybavení. Počítač tak může být pomocníkem při realizaci tvůrčích nápadů v samotné oblasti vytváření elektronického zvukového materiálu i při jeho uměleckém zpracování do zvukového nebo i hudebního tvaru. Jako výchozí elektronický zvukový materiál je možné využít jakýkoliv zvuk vytvořený elektronickou cestou. Podle účelu, k ja kému elektronická tvorba směřuje, volíme nebo vytváříme zvukové materiály potřebného charakteru. Jedno z nejjednodušších dělení elektronického zvukového materiálu je na tónové a netónové zvuky (je to dělení velmi hrubé a do jisté míry nepřesné přechod mezi tónovými a netónovými zvuky není ostrý). Nabízí se také řada dalších možných kritérií, podle nichž by bylo možno elektronický zvukový materiá l rozčlenit charakter dynamického či výškového průběhu, barevnost, struktura atd. U tradičních akustických hudebních nástrojů jsou odlišnosti jejich zvukového témbru dány rozdílnými fyzikálně-akustickými vlastnostmi. Typ kmitající hmoty a způsob jejího rozkmitávání má převažující vliv na základní barvu a typický dynamický průběh zvuku nástroje. Pro určení akustického nástroje je tedy podstatný jeho témbr (základní barva) a často i typický dynamický průběh zvuku daný způsobem rozeznívání kmitající hmoty zvukového zdroje např. struny či vzduchového sloupce. Akustické hudební nástroje můžeme dělit např. na Tvorba zvuku elektronickou cestou 21
strunové, vzduchové, blánové a celozvučné, nebo také na smyčcové, drnkací či retné, jazýčkové apod. Základní barvu akustického instrumentu i dynamický průběh lze u řady nástrojů obměňovat pomocí různých způsobů hry a také pomocí přídavných zařízení (dusítek). Daleko méně charakteristickými zvukovými parametry jsou v tomto směru výška a síla. Základní barevný charakter elektronického zvukového materiálu je často dán typem použité syntézy, tvarem kmitu u jednoduchých periodických signálů, spekt rálním charakterem šumu atd. Prostředky pro tvůrčí práci s elektronickým zvukem Pro tvůrčí práci s elektronickým zvukem existuje v současnosti poměrně široká (a neustále se zvětšující) základna přístrojů, bez níž by tato oblast zvukové tvorby nebyla myslitelná. Kromě vlastních zdrojů zvuku generátory, syntezátory jsou dnes běžné také MIDI ovladače a převodníky. Součástí základní výbavy jsou zpravidla i sekvencery, editory, efekty a nakonec pak záznamové a reprodukční zařízení. Výhodou a podmínkou široké dostupnosti je možnost integrace velkého množství funkčních celků aparatury do podoby počítačového softwaru. V hardwarové podobě tak mohou zůstat kromě počítače jen vstupní ovládací zařízení (interface) jako např. klávesové a další kontroléry a pak reprodukční zvuková zařízení. Záznam a reprodukce hotového díla se v oblasti elektronického zvuku nijak neliší od záznamu jiných audio signálů. (Převažujícími médii jsou dnes DVD, CD, Hard Disk, Flashdisk, SD karta ) Pro uchování díla či jeho částí v počítači je možné využít sekvencer. Nabídka výrobců zahrnuje dnes velké množství záznamových i reprodukčních zařízení v různých kvalitativních stupních. Cenově dostupnými se stala v posledních letech i zařízení umožňující záznam a reprodukci vícekanálového (surround) zvuku. Soustava zařízení, která slouží k tvorbě, zpracování a záznamu zvuku, se většinou nazývá zvuková pracovní stanice (Audio Workstation). Zpravidla umožňuje i synchronní spolupráci s videem. Ve studiové praxi se neobejdeme bez řady dalších přístrojů (např. kvalitní mikrofony, mixážní stoly, zařízení pro záznam zvuku, synchronizaci apod.), avšak pro tvorbu elektronického zvuku je možné vystačit i s výše popsanou minimální výbavou. Pro hudbu představuje oblast elektronického zvuku rozšíření tradičního instrumentáře a snad i vznik nového proudu hudební tvorby. Podobně jako se na 22 Tvorba zvuku elektronickou cestou
přelomu renesance a baroka oddělila instrumentální hudba od hudby vokální. Významným důvodem bylo postupné zdokonalení hudebních nástrojů (smyčcové nástroje) a později i vznik nových (klavír, klarinet). To pak ovlivnilo vznik a rozvoj nových hudebních (instrumentálních) forem. S rozšiřujícími se možnostmi vytváření a tvůrčího transformování zvuku vzrůstají nároky na uživatele (respektive kreativního uživatele). Zlepšuje se přehlednost a uživatelský komfort v současnosti např. zvyšování výkonu a rychlosti počítačů, zvětšování počtu obrazovek a jejich velikosti, přátelskost programů pro tvorbu a zpracování zvuku (hudby), současné zapojení více počítačů, prostorovost více kanálů apod. Vše nasvědčuje tomu, že budoucí vývoj se v této oblasti bude ubírat cestou zdokonalování (i zjednodušování) komunikace a interaktivní spolupráce mezi člověkem (tvůrcem) a přístrojovým instrumentářem. V oblasti svébytné elektroakustické tvorby se začíná čím dál více prosazovat akusmatická (interpretovaná, respektive živě dotvářená) realizace hudebních kompozic. 3.1 Základní periodické kmity a šum Zvuk a tón Zvuk vzniká kmitáním hmoty ve slyšitelném spektru. Vnímání těchto kmitů je omezeno fyziologickými vlastnostmi sluchu. Tón předpokládá existenci pravidelného (periodického) kmitání. Hranice mezi tónem a netónovým zvukem není ostrá. Je celá řada zvuků, u nichž v hrubých stupních určíme výšku podle toho, jakou oblast ve výškovém spektru zasahují. Hukot je hlubokým zvukem, sykot naopak vysokým zvukem. Mezi extrémními polohami bílý šum jako zvuk bez identifikovatelné výšky a tón bez příměsi netónových zvuků se nalézá valná většina zvuků, které nás obklopují. Tvorba zvuku elektronickou cestou 23
Zvuk flétny je tónem přesto, že obsahuje netónové zvukové příměsi (vydechovaný vzduch hráče). Zvuk motoru nenazýváme tónem, i když může obsahovat i periodické kmity (tóny). Dá se říci, že z množiny zvuků se vyčleňuje podmnožina tónů, tj. takových zvuků, u jejichž vjemu převládá tónová výška (fundamentální tón). Můžeme tedy tón definovat jako zvuk s určitelnou základní výškou. I při tvorbě elektronických zvuků si musíme uvědomit, že tóny tvoříme jako periodické kmity. Rozličným zpracováním a přidáváním dalších tónových i netónových zvuků ovlivňujeme jejich barvu a v řadě případů i výškový a dynamický parametr. Základní periodické kmity Sinusový kmit pro představu může sloužit (rovnoměrný) pohyb po kružnici. Obdélníkový kmit pulz si lze představit jako přepínání mezi dvěma stavy (zapnuto, vypnuto). Trojúhelníkový kmit jako lineární nárůst a pokles fyzikální ve li činy. Základní periodické kmity jsou středově symetrické. Narušením symetrie (což je jedna z mnoha metod zvukové syntézy) a jinými tvarovými deformacemi kmitu se mění počet a velikost alikvotních složek a tím barva zvuku. Šum nahodilý signál (bílý šum obsahuje rovnoměrně všechny frekvence akustického spektra). Syntéza elektronického zvuku vybrané příklady metod syntézy elektronického zvuku Součtová a rozdílová syntéza (Additive and Substractive Synthesis) Princip součtové syntézy je dobře patrný na zvukových rejstřících akustických varhan, kde se k základnímu tónu (fundamentálu) přidávají vybrané tóny z alikvotní řady (harmonické). Výsledný zvukový komplex je součtem jednotlivých složek (komponent). 24 Tvorba zvuku elektronickou cestou
Příklad aditivní syntézy tří harmonických tónů: Obr. 3.1.1 Fundamentál (1. harmonická) o oktávu vyšší (2. harm.) o dvě oktávy (4. harm.) Výsledný tvar (1. + 2. + 4. harm.) Aditivní metoda je využívána např. v elektrofonických varhanách firmy Hammond. Hlasitost (amplitudu) jednotlivých složek je možno změnit a vytvářet tak velké množství zvukových variant. Substraktivní metoda syntézy je opakem aditivní a využívá řízené filtrace zvuku (zvukového signálu) bohatého na harmonické (alikvotní) složky. Součtovou i rozdílovou syntézu řadíme mezi lineární metody v průběhu syntézy nevznikají nové frekvenční složky. V praxi se kromě statické syntézy aditivní (Hammondovy varhany) i substraktivní můžeme často setkat s dynamickými typy těchto syntéz. V případě součtové syntézy tvořením dynamických obálek jednotlivých složek. Modulační syntéza frekvenční (FM Synthesis) Základ pro FM syntézu elektronického zvuku tvoří modulování (zpravidla periodická změna) kmitočtu jednoho oscilátoru (nosič, nosná frekvence, operátor) kmity druhého oscilátoru (modulátor, modulační frekvence, druhý operátor). Pro pochopení si připomeňme, že princip frekvenční i amplitudové modulace je využíván u řady akustických hudebních nástrojů. Vibrato smyčcového nástroje je příkladem frekvenční modulace, hlasitostní vibrato (respektive tremolo) je běžně realizovatelné u vibrafonu či varhan. Na principu modulace nosné vlny je také založeno rozhlasové vysílání FM (i starší AM). V obou jmenovaných případech Tvorba zvuku elektronickou cestou 25
se ale nosný a modulační kmitočet řádově liší. U houslového vibrata je frekvence základního tónu struny např. 880 Hz a kmitání prstu hráče v rozmezí 6 10 Hz. Podobně v případě rozhlasového FM vysílání je nosný kmitočet např. 100 MHz a modulační frekvence jsou v akustickém spektru (do 20 khz). Pro tvorbu elektronického zvuku pomocí FM syntézy se propojují oscilátory (respektive operátory), jejichž kmitočty leží ve slyšitelném spektru. Počet operátorů se pohybuje v rozmezí od 2 do 6 (i více), kombinace jejich vzájemného propojení (nazývaného algoritmus) jsou volitelné. FM syntéza je dnes běžně používaným typem zvukové syntézy. Velmi oblíbený syntezátor DX-7 YAMAHA nalezl své pokračovatele i v softwarové oblasti (Native Instruments FM 8). FM syntézu využívá i řada hudebních programů a stavebnicových softwarových instrumentů. Modulační syntéza není realizovatelná na akustických instrumentech (mechanickým kmitáním). Příklad FM syntézy: Obr. 3.1.2 1. oscilátor (operátor) 2. oscilátor (operátor) Výsledný tvar FM syntéza Mezi další typy modulačních syntéz patří např. kruhová (křížová) mo dulace (ring modulation). 26 Tvorba zvuku elektronickou cestou